DE3923525A1

DE3923525A1 - DEVICE FOR TRANSFERRING PERFORMANCE, INBES. FOR COMPUTER TOMOGRAPHY SCANTERS

Info

Publication number: DE3923525A1
Application number: DE3923525A
Authority: DE
Inventors: Steve Beer
Original assignee: Elscint Ltd
Current assignee: Philips Medical Systems Technologies Ltd
Priority date: 1988-07-18
Filing date: 1989-07-15
Publication date: 1990-03-22
Anticipated expiration: 2009-07-16
Also published as: US4912735A; IL90754A0; NL193773B; NL193773C; NL8901855A; DE3923525C2

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Leistungsübertragungseinrich tungen, insbes. für eine Computertomographie-Abtasteinrich tung, um Leistung zwischen einem stationären Bauteil und einem drehbaren Bauteil wirksam und zuverlässig zu übertra gen.The invention relates to power transmission equipment tungen, esp. For a computed tomography scanner to performance between a stationary component and to transfer a rotating component effectively and reliably gene.

Die meisten Computertomographie-Abtasteinrichtungen, die derzeit im Einsatz sind, sind so ausgelegt, daß sie entweder als "Dreh-Dreh"-Abtasteinrichtungen (dritte Generation) oder "Nur-Dreh"-Abtasteinrichtungen (vierte Generation) arbeiten. Bei einer "Dreh-Dreh"-Abtasteinrichtung sind sowohl die Röntgenstrahlröhre als auch die Detektoranordnung auf einem gemeinsamen Bauteil befestigt, das auf einem stationären Bauteil um eine zentrische Achse drehbar ist. Bei einer "Nur-Dreh"-Abtasteinrichtung ist nur die Röntgenstrahlröhre auf einem stationären Bauteil um eine zentrische Achse drehbar, während die Detektoren auf dem stationären Bauteil so befestigt sind, daß sie koaxial und koplanar (mit einem größeren Radius als dem Röhrenradius) mit dem Pfad verlaufen, dem die Röntgenstrahlröhre folgt. In beiden Fällen ist das stationäre Bauteil mit einer zentrischen Axialöffnung versehen, die mit der Drehachse der Röntgenstrahlröhre konzentrisch verläuft. Die Öffnung besitzt eine axiale Länge, die etwas größer ist als die Höhe einer normalen Person, und hat einen Durchmesser von etwa 2 m, so daß eine liegende Person in die Abtasteinrichtung hinein und aus ihr heraus längs der zentrischen Achse bewegt werden kann. Aufgrund dieser Konfiguration nehmen die meisten Abtasteinrichtungen die Röntgenstrahlröhre auf einem drehbaren Ring auf, der auf von einem stationären Ring getragenen Lagern abgestützt ist.Most computed tomography scanners that currently in use are designed to either as "turn-turn" scanners (third generation) or Fourth generation "turn only" scanners work. In a "turn-turn" scanner, both the X-ray tube as well as the detector arrangement on one common component attached to a stationary Component is rotatable about a central axis. At a "Rotate only" scanner is only the X-ray tube on a stationary component around a central axis rotatable while the detectors on the stationary component are attached so that they are coaxial and coplanar (with a larger radius than the tube radius) with the path, which the X-ray tube follows. In both cases it is stationary component with a central axial opening provided with the axis of rotation of the X-ray tube runs concentrically. The opening has an axial length, which is slightly larger than the height of a normal person, and has a diameter of about 2 m, so that a lying Person in and out of the scanner can be moved along the central axis. Because of Most scanners take this configuration the x-ray tube on a rotatable ring that is on is supported by a stationary ring supported bearings.

Um die Röntgenstrahlröhre zu betreiben, muß elektrische Leistung zwischen 20 und 60 kW auf den drehbaren Ring übertragen werden und es muß eine Betriebsspannung in der Größenordnung von 100-150 kV an die Röhre angelegt werden. In herkömmlicher Weise wird die erforderliche Leistung auf das drehbare Bauteil, das die Röntgenstrahlröhre aufnimmt, über flexible Hochspannungskabel übertragen. In einem solchen Fall muß ein Kabelaufnahme- oder -aufwickelsystem vorgesehen sein, das mindestens eine vollständige Umdrehung der Röhre zuläßt.To operate the X-ray tube, electrical Power between 20 and 60 kW on the rotating ring are transmitted and there must be an operating voltage in the The order of magnitude of 100-150 kV can be applied to the tube. In a conventional manner, the required performance is based on the rotatable component that receives the X-ray tube, transmitted via flexible high-voltage cables. In one In case a cable take-up or take-up system must be provided be that at least one full turn of the tube allows.

Alternativ kann eine Schleifringkonstruktion verwendet werden, wobei Leistung von dem stationären Bauteil auf das drehbare Bauteil über einen Gleitkontakt übertragen wird, der eine unbegrenzte Winkeldrehung ermöglicht. Ein Schleifring kann für den Betrieb entweder bei Niederspannung (d. h. Betriebsnetzspannung) oder Hochspannung (d. h. Betriebsspan nung der Röhre) verwendet werden. Wenn Schleifringe mit geringer Spannung verwendet werden, muß eine Spannungserhö hung auf dem drehbaren Bauteil vorgesehen sein, damit die gewüschte Hochspannung für den Betrieb der Röntgenstrahlröhre erzielt wird.Alternatively, a slip ring construction can be used be, with power from the stationary component to the rotatable component is transmitted via a sliding contact that allows unlimited angular rotation. A slip ring can operate either at low voltage (i.e. Operating voltage) or high voltage (i.e. operating voltage tube) can be used. If slip rings with low voltage are used, a voltage increase hung be provided on the rotatable member so that desired high voltage for the operation of the X-ray tube is achieved.

Obgleich die Schleifringlösung für die Leistungsübertragung üblicherweise gegenüber der Verwendung von flexiblen Hoch spannungskabeln bevorzugt wird, hat eine derartige Lösung verschiedene Nachteile, nämlich hohe Kosten und eine kompli zierte Herstellung aufgrund der speziellen Materialien und der mechanischen Präzision, die wegen der verwendeten hohen Leistungswerte erforderlich ist, sowie hohe Betriebskosten, weil eine dauernde Wartung und Auswechslung von sich abnütz enden Bestandteilen erforderlich ist.Although the slip ring solution for power transmission usually versus using flexible high voltage cables is preferred, has such a solution various disadvantages, namely high costs and a compli graced production due to the special materials and the mechanical precision that is used because of the high Performance values is required, as well as high operating costs, because permanent maintenance and replacement wear out components is required.

Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, eine verbesserte Leistungsübertragungseinrichtung, insbes. für eine Computer tomographie-Abtasteinrichtung zu schaffen, die die Nachteile herkömmlicher bekannter Schleifring/Bürsten-Anordnungen beseitigt.The object of the invention is therefore an improved Power transmission device, in particular for a computer Tomography scanner to create the disadvantages conventionally known slip ring / brush assemblies eliminated.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung mit den Merkmalen des Kennzeichens des Anspruches 1 gelöst. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche. This object is achieved according to the invention with the features of Characteristic of claim 1 solved. Other configurations the invention are the subject of the dependent claims.

Die verwendeten Ringe haben sich gegenüberstehende Ringflä chen, deren jede mindestens eine Ringnut enthält. Die Nut im einen Ring ist dabei mit der Nut im anderen Ring ausgerich tet; die induktive Kopplungsvorrichtung weist eine in Umfangsrichtung verlaufende stromleitende Wicklung auf, die in jeder Ringnut untergebracht ist. Zum Aufgeben eines hochfrequenten Wechselstromes an eine der Wicklungen ist eine Leistungseinspeisevorrichtung vorgesehen, wobei ein Wechsel strom in der anderen Wicklung induziert wird. Vorzugsweise legen die gegenüberliegenden Ringflächen auf dem Ring in engem Abstand versetzte, axial angeordnete Ebenen fest, die senkrecht zur zentrischen Achse liegen. Wahlweise können die gegenüberliegenden Flächen konzentrische zylindrische Flächen mit geringem Abstand sein.The rings used have opposing ring surfaces chen, each of which contains at least one ring groove. The groove in the one ring is aligned with the groove in the other ring tet; the inductive coupling device has an in Circumferential current-conducting winding on the is housed in each ring groove. To give up one high-frequency alternating current to one of the windings is one Power feed device provided, a change current is induced in the other winding. Preferably place the opposite ring faces on the ring in closely spaced, axially arranged planes that lie perpendicular to the central axis. Optionally, the opposite surfaces concentric cylindrical surfaces be at a short distance.

Hochpermeable Ringe einer Größe, die für die Anforderungen einer CT-Abtasteinrichtung genügen, sind relativ billig und leicht herzustellen; sie stellen einen Teil einer induktiven Leistungsübertragungseinrichtung dar, die einen mechanischen Kontakt zwischen den Ringen vermeidet und dadurch die charakteristischen Eigenschaften der Abtasteinrichtung sowohl in Hinblick auf Leistung als auch auf Wartung verbessert.Highly permeable rings of a size that meet the requirements a CT scanner are relatively cheap and easy to make; they represent part of an inductive Power transmission device, which is a mechanical Avoids contact between the rings and thereby the characteristic features of the scanner both improved in terms of performance as well as maintenance.

Nachstehend wird die Erfindung in Verbindung mit der Zeich nung anhand von Ausführungsbeispielen erläutert. Es zeigt:The invention in connection with the drawing tion explained using exemplary embodiments. It shows:

Fig. 1 einen schematischen vertikalen Schnitt durch eine CT-Abtasteinrichtung der vierten Generation zur Darstellung der induktiven Leistungsübertragungsein richtung nach der Erfindung, Fig. 1 shows a schematic vertical section through a CT scanner of the fourth generation for illustrating the inductive Leistungsübertragungsein device according to the invention,

Fig. 2 eine schematische, elektrische Darstellung, die zeigt, wie die Leistung induktiv in die Einrich tung nach Fig. 1 übertragen wird, Fig. 2 is a schematic electrical diagram showing how the power inductively into the tung Einrich of FIG. 1 is transmitted,

Fig. 3 eine Modifizierung der schematischen elektrischen Schaltung nach Fig. 2, Fig. 3 shows a modification of the schematic electrical circuit of Fig. 2,

Fig. 4 eine Detailansicht von stationären und beweglichen Ringen, die zum Zwecke des Antriebes des drehbaren Ringes relativ zum stationären Ring modifiziert sind, Fig. 4 is a detail view of the stationary and movable rings, which are modified for the purpose of the drive of the rotatable ring relative to the stationary ring,

Fig. 5a und 5b zwei unterschiedliche Ausführungsformen der Erfindung, FIGS. 5a and 5b, two different embodiments of the invention,

Fig. 6 eine weitere schematische Darstellung, wie sie mit vorliegender Erfindung verwendet wird, und Fig. 6 shows a further schematic representation of how it is used with the present invention, and

Fig. 7 eine weitere Ausführungsform der Erfindung. Fig. 7 shows another embodiment of the invention.

Mit 10 ist in den Zeichnungen eine CT-Abtasteinrichtung bezeichnet. Sie weist ein statisches bzw. stationäres Gestellbauteil 12 auf, das starr auf einer Basis 14 ruht, ferner ein drehbares Bauteil 16, das auf dem Gestellbauteil drehbar um die zentrische Achse 18 befestigt ist. Rollenlager 20 sind in Umfangsrichtung auf einem inneren Laufring 22 vorgesehen, der mit dem drehbaren Bauteil verbunden ist, und stehen in Eingriff mit dem äußeren Laufring 24 auf dem stationären Bauteil. Auf diese Weise ist das drehbare Bauteil 16 frei um die Achse 18 drehbar. Der Durchmesser des Bautei les 16 beträgt etwa 2 m; diese Konfiguration des Ringes ergibt einen Freiraum für das starre Befestigen des den Patienten aufnehmenden Tisches 26 etwa längs der Achse 18. 10 in the drawings is a CT scanner. It has a static or stationary frame component 12 which rests rigidly on a base 14 , furthermore a rotatable component 16 which is fastened on the frame component so as to be rotatable about the central axis 18 . Roller bearings 20 are provided circumferentially on an inner race 22 connected to the rotatable member and are engaged with the outer race 24 on the stationary member. In this way, the rotatable component 16 is freely rotatable about the axis 18 . The diameter of the component 16 is approximately 2 m; this configuration of the ring provides a space for the rigid attachment of the table 26 receiving the patient approximately along the axis 18 .

Fest mit dem drehbaren Bauteil 16 ist eine Röntgenstrahlröhre 28 verbunden, die in herkömmlicher Weise so ausgelegt ist, daß sie eine fächerförmige Strahlung 30 erzeugt, deren Scheitelpunkt an der Röntgenstrahlröhre angeordnet ist, und die durch die Achse 18 geht. Der Fächerstrahl fällt auf eine stationäre, zylindrische Anordnung von Detektoren 32, deren Achse mit der Achse 18 zusammenfällt. Die Leistungseinspei sung 34, die dem stationären Bauteil 12 zugeordnet ist, ergibt die Leistung für den Betrieb der Röntgenstrahlröhre 28. Fixed to the rotatable member 16 is an x-ray tube 28 , which is conventionally designed to generate fan-shaped radiation 30 , the apex of which is located on the x-ray tube, and which passes through the axis 18 . The fan beam strikes a stationary, cylindrical arrangement of detectors 32 , the axis of which coincides with the axis 18 . The power feed 34 , which is assigned to the stationary component 12 , gives the power for the operation of the X-ray tube 28 .

Um elektrische Leistung aus der Leistungseinspeisevorrichtung in die Röntgenstrahlröhr 28 zu übertragen, ist eine induktive Kopplungsvorrichtung 36 vorgesehen. Diese Vorrichtung 36 spricht auf die Leistungseinspeisung 34 zur Übertragung elektrischer Leistung von dem stationären Bauteil auf das drehbare Bauteil an. Die Röntgenstrahlröhre 28, die auf dem drehbaren Bauteil befestigt ist, wird in Abhängigkeit von der auf das drehbare Bauteil übertragenen Leistung zur Erzeugung von Röntgenstrahlen betrieben.In order to transmit electrical power from the power feed device into the X-ray tube 28 , an inductive coupling device 36 is provided. This device 36 responds to the power feed 34 for transmitting electrical power from the stationary component to the rotatable component. The x-ray tube 28 , which is fastened on the rotatable component, is operated in dependence on the power transmitted to the rotatable component for generating x-rays.

Die induktive Kopplungsvorrichtung 36 weist einen hochpermea blen Ring, der auf dem stationären Bauteil befestigt ist, einen hochpermeablen Ring, der auf dem drehbaren Bauteil befestigt ist, mindestens eine Wicklung auf dem Ring, der auf dem stationären Bauteil festgelegt ist, und mindestens eine Wicklung auf dem Ring, der auf dem drehbaren Bauteil befest igt ist, auf. Jede dieser Wicklungen besitzt eine Achse, die mit der zentrischen Achse 18 zusammenfällt und hat die Form eines im Azimuth gewickelten Stromleiters.The inductive coupling device 36 has a highly permeable ring which is fastened on the stationary component, a highly permeable ring which is fastened on the rotatable component, at least one winding on the ring which is fixed on the stationary component, and at least one winding the ring which is fastened on the rotatable component. Each of these windings has an axis which coincides with the central axis 18 and has the shape of a current conductor wound in azimuth.

Fig. 5a zeigt eine Ausführungsform der induktiven Kopplungs vorrichtung 36. Der drehbare Ring 40, der auf dem drehbaren Bauteil 16 befestigt ist, weist eine Ringfläche 41 auf, die der Ringfläche 43 des auf dem stationären Bauteil 12 befest igten Ringes 42 zugewandt ist. Die Flächen 41 und 43 sind axial angeordnet, haben jedoch einen sehr geringen Abstand voneinander, so daß ein kleiner Luftspalt zwischen diesen beiden Flächen vorhanden ist. Diese Ringe bestehen aus hochpermeablem Material, z. B. Ferrit, und jede der Ringflä chen enthält mindestens eine ringförmige Nut, deren Achse konzentrisch mit der Achse 18 verläuft. Bei dem Ausführungs beispiel nach Fig. 5a ist die Stirnfläche 41 mit der Nut 44 und die Stirnfläche 43 mit der Nut 45, die mit der Nut 44 ausgerichtet ist, versehen. Jede dieser Nuten enthält im Azimuth gewickelte Stromleiter 46. Die Stromleiter, die in der Nut 44 gewickelt sind, bilden die Spule 47, und die in der Nut 45 gewickelten Stromleiter die Wicklung 48. Fig. 5a shows an embodiment of the inductive coupling device 36. The rotatable ring 40 , which is fastened on the rotatable component 16 , has an annular surface 41 which faces the annular surface 43 of the ring 42 fastened on the stationary component 12 . The surfaces 41 and 43 are arranged axially, but are at a very small distance from one another, so that there is a small air gap between these two surfaces. These rings are made of highly permeable material, e.g. B. ferrite, and each of the Ringflä Chen contains at least one annular groove, the axis of which is concentric with the axis 18 . In the execution example according to Fig. 5a, the end surface 41 with the groove 44 and the end face 43 with the groove 45 which is aligned with the groove 44, is provided. Each of these grooves contains current conductors 46 wound in azimuth. The current conductors that are wound in the groove 44 form the coil 47 , and the current conductors that are wound in the groove 45 form the winding 48 .

Die Leistungseinspeisung 34 legt einen hochfrequenten Wechselstrom an die Wicklung 48, die in der Nut 45 des stationären Ringes 42 angeordnet ist. Wenn die Augenblicks richtung des Stromflusses in der Wicklung 47 die in Fig. 5a dargestellte ist (d. h. in die Zeichenebene hinein), ist die Richtung des Flusses im Ring 42 wie durch die Flußpfeile 49 in Fig. 5b angedeutet (d. h. im Uhrzeigersinn). Der relativ kleine axiale Spalt zwischen den gegenüberliegenden Stirn flächen 41 und 43 vergrößert den magnetischen Widerstand des Flußkreises nicht entscheidend, so daß der Fluß durch den drehbaren Ring 40 in der angezeigten Weise fließt. Die Flußänderung im Ring 40 bewirkt, daß ein Strom in der Wicklung 47 im drehbaren Ring induziert wird; der induzierte Strom hat dabei die angezeigte Augenblicksrichtung (d. h. aus der Zeichenebene heraus).The power feed 34 applies a high-frequency alternating current to the winding 48 , which is arranged in the slot 45 of the stationary ring 42 . If the instantaneous direction of current flow in winding 47 is that shown in Fig. 5a (ie, into the plane of the drawing), the direction of flow in ring 42 is as indicated by flow arrows 49 in Fig. 5b (ie, clockwise). The relatively small axial gap between the opposite end faces 41 and 43 does not significantly increase the magnetic resistance of the flux circuit, so that the flux flows through the rotatable ring 40 in the manner shown. The flux change in ring 40 causes a current to be induced in winding 47 in the rotatable ring; the induced current has the indicated instantaneous direction (ie out of the plane of the drawing).

Fig. 6 zeigt, wie ein hochfrequenter Wechselstrom an die Wicklungen im stationären Bauteil angelegt werden kann; insbes. zeigt Fig. 6 einen stationären Inverter 50, mit dem eine Dreiphasen-Netzleitung zum Antrieb des Transformators /Vervielfachers/Gleichrichters/Filters 52, der auf dem drehbarne Bauteil befestigt ist, mit Hilfe der induktiven Kopplung 36 geschaltet ist, die die in Fig. 5a dargestellte Form haben kann. Fig. 6 shows how a high frequency alternating current can be applied to the windings in the stationary component; esp. Fig. 6 shows a stationary inverter 50 to which a three-phase power line for driving the transformer / multiplier / rectifier / filter 52, which is mounted on the drehbarne member is connected by means of the inductive coupling 36, which in Fig may have the form shown. 5a.

Eine abgeänderte Ausführungsform der induktiven Kopplung nach Fig. 5a ist in Fig. 5b gezeigt, bei der ein drehbarer Ring 40 A mit in radialer Richtung versetzten Nuten 44 A, 44 B in der Stirnfläche 41 A versehen ist, und ein stationärer Ring 42 A mit komplementären, in radialer Richtugn versetzten Nuten 45 A, 45 B in der Stirnfläche 43 A ausgebildet ist. Jeder der Nuten in den beiden Ringen enthält im Azimuth gewickelte Stromleiter 46 A, die getrennte Wicklungen 47 A, 47 B im drehbaren Ring und 48A, 48 B im stationären Ring festlegen. Die Augenblicksrichtung des Stromes in jeder Wicklung ist die in Fig. 5b angedeutete. In den Wicklungen des stationären Ringes 42 A können Ströme, die die dargestellten Augenblicks polaritäten haben, über eine Leistungsspeisequelle aufgegeben werden. Solche Ströme induzieren Ströme mit komplementären Paritäten in den im drehbaren Ring 40 A enthaltenen Wicklun gen.A modified embodiment of the inductive coupling according to FIG. 5a is shown in FIG. 5b, in which a rotatable ring 40 A is provided with grooves 44 A , 44 B offset in the radial direction in the end face 41 A , and a stationary ring 42 A with complementary, offset in the radial direction grooves 45 A , 45 B is formed in the end face 43 A. Each of the slots in the two rings contains current conductors 46 A wound in azimuth, which define separate windings 47 A , 47 B in the rotatable ring and 48A, 48 B in the stationary ring. The instantaneous direction of the current in each winding is that indicated in Fig. 5b. In the windings of the stationary ring 42 A , currents which have the polarities shown at the moment can be applied via a power supply source. Such currents induce currents with complementary parities in the 40 A present in the rotatable ring Wicklun gene.

Eine weitere Ausführungsform der induktiven Kopplung ist in Fig. 7 gezeigt. Bei dieser Ausführungsform ist die zylindri sche Stirnfläche 50 des drehbaren Ringes 51 in radialer Richtung in geringem Abstand zur entgegengesetzten zylindri schen Stirnfläche 50 des stationären Ringes 53 versetzt. Die Achsen der zylindrischen Stirnflächen 50, 52 fallen mit der Achse 18 der Abtastvorrichtung zusammen. Jede Stirnfläche enthält mindestens eine Nut, die eine Wicklung 54 in Form eines im Azimuth gewickelten Leiters enthält. Während Fig. 7 Ringe zeigt, deren jeder eine einzelne Nut enthält, kann jeder Ring aber auch zwei Nuten enthalten, wie in Fig. 5b dargestellt.Another embodiment of the inductive coupling is shown in FIG. 7. In this embodiment, the cylindri cal end face 50 of the rotatable ring 51 is offset in the radial direction at a short distance from the opposite cylindri's end face 50 of the stationary ring 53 . The axes of the cylindrical end faces 50 , 52 coincide with the axis 18 of the scanning device. Each end face contains at least one groove which contains a winding 54 in the form of a conductor wound in azimuth. While Fig. 7 shows rings, each of which contains a single groove, each ring can also contain two grooves, as shown in Fig. 5b.

Bei einer herkömmlichen CT-Abstastvorrichtung wird die Drehung des drehbaren Bauteiles relativ zum stationären Bauteil durch verschiedene Mittel erreicht, z. B. eine direkte mechanische Kopplung zwischen dem stationären und dem drehbaren Bauteil. Die Vorrichtung 60 (Fig. 4) dient dazu, das drehbare Bauteil 40 gegenüber dem stationären Bauteil 42 zu drehen. Wie in Fig. 4 gezeigt, weist die Vorrichtung 60 eine Vielzahl von Permanentmagnetsegmenten 61 auf, die im Azimuth auf dem äußeren Umfang des drehbaren Ringes 40 befestigt sind. Die Polarität benachbarter Segmente wird vertauscht. Wenn somit der Nordpol eines bestimmten magneti schen Segmentes in unmittelbarer Nähe der Endfläche des Ringes 40 steht, sind die Segmente auf einer der Seiten des gegebenen Segmentes so angeordnet, daß ihre Südpole nahe der Stirnfläche 41 stehen.In a conventional CT scanner, the rotation of the rotatable member relative to the stationary member is accomplished by various means, e.g. B. a direct mechanical coupling between the stationary and the rotatable component. The device 60 ( FIG. 4) serves to rotate the rotatable component 40 with respect to the stationary component 42 . As shown in FIG. 4, the device 60 has a plurality of permanent magnet segments 61 which are fixed in azimuth on the outer circumference of the rotatable ring 40 . The polarity of adjacent segments is reversed. Thus, when the north pole of a particular magnetic segment is in close proximity to the end face of the ring 40 , the segments are arranged on one of the sides of the given segment so that their south poles are close to the end face 41 .

Die Vorrichtung 60 weist ferner eine Vielzahl von individuell betätigbaren elektromagnetischen Segmenten 62 auf, die auf dem äußeren Umfang des stationären Ringes 42 befestigt sind. Jeder dieser Elektromagnete kann durch ein Motorsteuersystem 63 so erregt werden, daß die Drehung des Ringes 40 relativ zum Ring 42 durch Vertauschen der Polarität der Erregung der elektromagnetischen Segmente 62 erzielt werden kann. In ähnlicher Weise kann eine durch Vertauschen der Polarität erfolgende Erregung der elektromagnetischen Segmente verwen det werden, um ein Drehen des drehbaren Ringes zu bremsen. Wie in Fig. 4 gezeigt, sind beide Segmente 61 und 62 von den entsprechenden Ringen durch eine Schicht 64 aus Mu-Metall mit hoher magnetischer Permeabilität und niedrigem Hysteresever lust getrennt.The device 60 furthermore has a multiplicity of individually actuable electromagnetic segments 62 which are fastened on the outer circumference of the stationary ring 42 . Each of these electromagnets can be energized by a motor control system 63 so that the rotation of the ring 40 relative to the ring 42 can be achieved by interchanging the polarity of the excitation of the electromagnetic segments 62 . Similarly, polarity excitation of the electromagnetic segments can be used to brake rotation of the rotatable ring. As shown in Fig. 4, both segments 61 and 62 are separated from the corresponding rings by a layer 64 of Mu metal with high magnetic permeability and low hysteresis loss.

Fig. 2 zeigt schematisch, wie Leistung in die Röntgenstrahl röhre 28 aus einer stationären Leistungsquelle 34 der Abtastvorrichtung eingespeist werden kann. Die Dreiphasen- Leistung wird einem AC/DC-Umwandler 70 aufgegeben, dessen Ausgang an den Inverter 71 gelegt wird. Der Ausgang dieses Inverters 71 treibt die Wicklung 48 des stationären Ringes in der Konfiguration nach Fig. 4 an. Aufgrund der magnetischen Kopplung zwischen den Wicklungen 47 und 48 in den stationären und drehbaren Ringen wird Leistung an den AC/DC-Umwandler 72 übertragen, der auf dem drehbaren Bauteil 16 angeordnet ist. Der Ausgang des Wandlers 72 wird der Röntgenstrahlröhre 28 aufgegeben, die Röntgenstrahlen erzeugt. Die Konfiguration der induktiven Kopplung 36 nach Fig. 2 ergibt eine Nutkonfi guration, wie sie in Fig. 5a oder in Fig. 7 dargestellt ist. Fig. 2 shows schematically how power can be fed into the X-ray tube 28 from a stationary power source 34 of the scanning device. The three-phase power is applied to an AC / DC converter 70 , the output of which is connected to the inverter 71 . The output of this inverter 71 drives the winding 48 of the stationary ring in the configuration according to FIG. 4. Due to the magnetic coupling between the windings 47 and 48 in the stationary and rotatable rings, power is transmitted to the AC / DC converter 72 , which is arranged on the rotatable component 16 . The output of converter 72 is applied to x-ray tube 28 , which generates x-rays. The configuration of the inductive coupling 36 according to FIG. 2 results in a groove configuration as shown in FIG. 5a or in FIG. 7.

Fig. 3 zeigt eine schematische Anordnung, die für die induktive Kopplungsvorrichtung nach Fig. 5b geeignet ist. Die Dreiphasen-Leistung wird dem AC/DC-Umwandler 73 zugeführt, der den Eingang in zwei Ausgänge teilt, die in die Inverter 74, 75 eingespeist werden. Jeder dieser Inverter bildet einen Leistungsübertragungskanal 76, 77, der Strom in die beiden Wicklungen einspeist, die dem stationären Ring 42 nach Fig. 5b zugeordnet sind. Die in den Wicklungen im drehbaren Ring 40 induzierten Ströme werden den AC/DC-Umwandlern 78, 79 zugeführt, um an den Anoden/Kathodenelektroden der Röntgen strahlröhre 28 B eine ausreichend hohe Spannung für die Röntgenstrahlung zu erzeugen. Die Anordnung nach Fig. 3 ist deshalb vorteilhaft, weil sie eine natürliche Möglichkeit darstellt, um die der Röhre zugeführte Leistung in zwei Komponenten zu teilen, deren eine die Anode der Röhre und deren andere die Kathode der Röhre speist. Somit kann die Anode mit einer Leistung von +75 kV und die Kathode mit einer Leistung von -75 kV gespeist werden. FIG. 3 shows a schematic arrangement which is suitable for the inductive coupling device according to FIG. 5b. The three-phase power is supplied to the AC / DC converter 73 , which divides the input into two outputs, which are fed into the inverters 74 , 75 . Each of these inverters forms a power transmission channel 76 , 77 which feeds current into the two windings which are assigned to the stationary ring 42 according to FIG. 5b. The voltages induced in the windings in the rotatable ring 40 currents are DC converters 78, 79 supplied to the AC / to the anode / cathode electrodes of the X-ray tube 28 B a sufficiently high voltage for the X-ray radiation to produce. The arrangement of Fig. 3 is advantageous because it is a natural way to divide the power supplied to the tube into two components, one of which feeds the anode of the tube and the other of which feeds the cathode of the tube. The anode can thus be supplied with a power of +75 kV and the cathode with a power of -75 kV.

Um den Betrieb der Röntgenstrahlröhre 28 und anderer zugehö riger Vorrichtungen 85 zu steuern, wird üblicherweise in einem CT-Abtaster ein Hilfskanal 80 verwendet. Dabei wird die Steuerinformation, die bei 81 für den Betrieb der Röhre 28 erzeugt wird, einem Sender/Empfänger 82 aufgegeben, der an dem stationären Bauteil angeordnet ist. Ein typischer Sender/Empfänger erzeugt einen Laser- oder einen Infrarot strahl, der auf dem drehbaren Bauteil durch einen komplemen tären Sender/Empfänger 83 aufgenommen wird. Die Information zur Steuerung der Röntgenstrahlröhre und der zugeordneten Vorrichtungen wird auf den Laser- oder IR-Strahl durch das Steuergerät 81 moduliert. Bei einer Demodulation bewirkt das Steuergerät 84 die Steuerung der Betriebsweise der Röntgen strahlröhre und der zugeordneten Einrichtungen.In order to control the operation of the x-ray tube 28 and other associated devices 85 , an auxiliary channel 80 is typically used in a CT scanner. The control information, which is generated at 81 for the operation of the tube 28 , is passed to a transmitter / receiver 82 which is arranged on the stationary component. A typical transmitter / receiver generates a laser or an infrared beam, which is received on the rotatable component by a complementary transmitter / receiver 83 . The information for controlling the X-ray tube and the associated devices is modulated onto the laser or IR beam by the control unit 81 . In the case of demodulation, the control unit 84 controls the operation of the x-ray tube and the associated devices.

Ein herkömmlicher CT-Abtaster ist ferner mit verschiedenen Zubehörteilen 85 auf dem drehbaren Bauteil versehen. Die Leistung für diese Zubehörteile kann aus dem Umwandler 79 entnommen werden. Andererseits kann ein getrennt induktiv gekoppelter Kanal zur Speisung der Zubehöreinrichtungen mit Leistung vorgesehen sein.A conventional CT scanner is also provided with various accessories 85 on the rotatable member. The power for these accessories can be found in converter 79 . On the other hand, a separately inductively coupled channel can be provided for supplying the accessories with power.

Die Erfindung ist auch anwendbar auf den "Dreh-Dreh"-Typ, wobei die Detektoren auf dem drehbaren Bauteil befestigt sind. In diesem Fall weisen die Zubehöreinrichtungen 85 die Detektoren und ihre zugeordnete Schaltung auf. Die von den Detektoren gemessenen Daten werden in das stationäre Bauteil über den gleichen oder einen getrennten hochbandigen Sender /Empfänger-Kanal, vorzugsweise digital, zurückübertragen.The invention is also applicable to the "turn-turn" type, with the detectors mounted on the rotatable member. In this case, the accessories 85 have the detectors and their associated circuitry. The data measured by the detectors are transmitted back to the stationary component via the same or a separate high-band transmitter / receiver channel, preferably digitally.

Claims

1. Device for transmitting power characterized by

a) a stationary (static) component ( 12 ),
b) a rotatable component ( 16 ) which is fastened on the stationary component ( 12 ) so as to be rotatable about a central axis ( 18 ),
c) a highly permeable ring ( 42 ) which is fastened on the stationary component ( 12 ), and a highly permeable ring ( 40 ) which is fastened on the rotatable component ( 16 ),
d) taper of the axes of each ring ( 40 , 42 ) with the central axis ( 18 ), and
e) a current-conducting coupling device ( 36 ) which is assigned to each ring ( 40 , 42 ) for transmitting electrical power between the stationary component ( 12 ) and the rotatable component ( 16 ).

2. Device according to claim 1, characterized in that the rings ( 40 , 42 ) have opposite annular end surfaces ( 41 , 43 ), each of which contains at least one annular groove ( 44 , 45 ), and in that the current-conducting coupling device ( 36 ) has one contains circumferential current-conducting winding ( 47 , 48 ) in each ring groove and a power feed device ( 34 ) for applying an HF alternating current to one of the windings ( 48 ), an alternating current being induced in the other winding.

3. Device according to claim 2, characterized in that the opposite annular surfaces ( 41 , 43 ) define planes perpendicular to the central axis ( 18 ).

4. Device according to claim 3, characterized in that two ring grooves ( 44 , 45 ) in each ring surface ( 41 , 43 ) of the rings ( 40 , 42 ) are provided, and that the inductive coupling device ( 36 ) has a circumferential conductive winding in each ring groove ( 44 , 45 ), the power feed device ( 34 ) being constructed and arranged so that an RF alternating current is applied to each winding ( 47 , 48 ) in one of the rings ( 40 , 42 ) by an alternating current to induce in the other winding of the other ring.

5. Device according to claim 4, characterized in that the direction of current flow in one winding in the a ring opposite to the direction of current flow in the other winding in the ring.

6. Device according to claim 3, characterized in that the one winding is arranged on the stationary ring and that the device has a high-voltage Auswertvor direction ( 28 ) which is fixed on the rotatable member ( 16 ) and which in the other Winding induced alternating current is abandoned.

7. Device according to claim 1, characterized by a device ( 60 ) for rotating the rotatable component ( 16 ), with a plurality of permanent magnet segments ( 61 ) of alternating polarity, which in azimuth on the rotatable component ( 16 ) about a with the central axis ( 18 ) coincident axis is fixed, and with a plurality of electromagnets ( 62 ), which is fixed in azimuth on the stationary component ( 12 ) about an axis coinciding with the central axis ( 18 ), the permanent magnet segments relative to the electromagnet segments are arranged so that rotation or braking of the rotatable component relative to the stationary component is achieved when electrical current is selectively applied to the electromagnet segments.

8. The device according to claim 7, characterized in that the permanent magnet segments ( 61 ) on the on the Drehba ren component ( 16 ) attached ring ( 40 ), and the electric magnet segments ( 62 ) on the ring on the stationary component ( 12 ) ( 42 ) are arranged.

9. Device according to claim 3, characterized in that the annular surfaces ( 41 , 43 ) form cylindrical surfaces which are concentrically ausgebil det with the central axis ( 18 ).

10. Computer tomography scanner, characterized by

a) a stationary support member ( 12 ) with a centric axial opening defining a central axis ( 18 ),
b) a rotatable component ( 16 ) which is fastened on the carrier component ( 12 ) so as to be rotatable about the central axis ( 18 ),
c) a patient receiving device ( 26 ) which is arranged within the opening on the central axis ( 18 ),
d) an input power source ( 34 ) which is assigned to the support component ( 12 ),
e) an inductive coupling device ( 36 ), which responds to the input power source for transmitting electrical power from the carrier component ( 12 ) to the rotatable component ( 16 ),
f) a power conversion device ( 72 ) which is mounted on the rotatable member ( 16 ) to convert the electrical power to high voltage DC for X-ray generation, and
g) an x-ray tube ( 28 ) mounted on the rotatable member ( 16 ) and depending on the power transmitted to the rotatable member ( 16 ) works to generate x-rays along the central axis.

11. Scanning device according to claim 10, characterized in that the inductive coupling device ( 36 ) has a highly permeable ring which is fastened to the carrier component ( 12 ), a highly permeable ring which is fastened to the rotatable component ( 16 ), at least one winding has on the ring attached to the support member and at least one winding on the ring attached to the rotatable member, each of the windings having an axis which coincides with the central axis ( 18 ) and is in the form of a current conductor wound in azimuth.

12. A scanning device according to claim 11, characterized net that the rings oppositely arranged, ringför have end faces, each of which has at least one Has ring groove, with the winding on each ring in the groove formed therein is housed.

13. A scanning device according to claim 12, characterized net that each of the ring surfaces a plane perpendicular to centric axis defined.

14. A scanner according to claim 12, with a power Feed device for applying an HF alternating current attached to the winding of the on the support member Ringes, characterized in that an alternating current in the winding on the attached to the rotatable component ten ring is induced, and that a circuit arrangement responsive to the current on the rotatable member in the winding of the ring is induced on the rotatable component is attached to the X-ray tube re to operate.

15. A scanning device according to claim 14, characterized net that the power feed device has a statio när RF inverter section and that the sampling device a high voltage section on the rotatable own component to close the X-ray tube operate, the inductive coupling device so is designed to take power from the inverter section transmits in the high voltage section.

16. A scanning device according to claim 14, characterized net that the opposite end faces of the rings each contain a pair of concave grooves are arranged trically around the central axis, and that a circumferential conductive winding in each ring groove is arranged.

17. A scanning device according to claim 16, characterized net that the power feed device is designed is that they apply an RF alternating current to each winding relinquishes the ring attached to the support member in order AC in each winding of the on the rotatable To induce component of the attached ring.

18. A scanning device according to claim 17, characterized net that the direction of current flow in one of the Windings on the ring attached to the support member opposite to the direction of current flow in the other winding on this ring.

19. A scanning device according to claim 18, characterized net that the circuit arrangement on a converter points to the induced alternating current for generation a high voltage drive for the X-ray tube appeals.

20. A scanning device according to claim 19, characterized net that the converter has a transformer and a Rectifier has.

21. A scanning device according to claim 20, characterized net that the converter is a voltage multiplier having.

22. A scanning device according to claim 11, characterized by a device for rotating the rotatable component, with a variety of alternating permanent magnet segments Polarity around in azimuth on the rotatable component an axis coinciding with the central axis are attached, and with a variety of electromagnet segments in azimuth on the carrier component by one fasten the axis coinciding with the central axis igt, the permanent magnet segments relative to the electromagnet segments are arranged so that they a rotation or braking of the rotatable component relative to the carrier component when selectively creating a electrical current to the electromagnet segments surrender.

23. A scanning device according to claim 22, characterized net that the permanent segments on the on the rotatable Component fastened ring, and the electromagnet segments arranged on the ring attached to the support member are.

24. Scanning device according to claim 10, characterized by electrically powered accessories on the rotatable component, an auxiliary channel with inductive Coupling for the transmission of electrical power from the Carrier component on the rotatable component, and a scarf arrangement for feeding power into the Additional equipment, the performance through the Auxiliary channel is transmitted.

25. Scanning device according to claim 24, characterized net that the auxiliary channel from the inductive coupling direction is separated.

26. Scanning device according to claim 25, characterized net that the auxiliary channel with an RF power supply an inverter stage on the stationary component is attached, and an output stage, which on the rotatable component is attached.

27. A scanning device according to claim 24, characterized net that the inductively coupled device a DC in AC / DC power supply to the rotatable component has the input into the AC / DC power solution from the entrance to the high voltage section is taken off, and that the output of the AC / DC power feed drives the additional devices.

28. Scanning device according to claim 13, characterized net that the annular surfaces are cylindrical surfaces that run concentrically with the central axis.